特許 6702717 自動車の空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6702717

(24)【登録日】2020年5月11日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】自動車の空調システム

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20200525BHJP

   B60H 1/00 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   B60H1/32 626B

   B60H1/00 102G

   B60H1/00 102J

   B60H1/00 102M

   B60H1/32 626C

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-251534(P2015-251534)

(22)【出願日】2015年12月24日

(65)【公開番号】特開2017-114275(P2017-114275A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】512272672

【氏名又は名称】ボルボトラックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(72)【発明者】

【氏名】荒井 亮平

(72)【発明者】

【氏名】西原 正樹

【審査官】 ▲高▼藤 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１８０９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１９９４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１０３９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６８１４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｈ １／００−３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外気導入口、内気導入口及びダクト接続口を選択的に開通させる吸込口切替手段と、
前記吸込口切替手段によって開通された前記外気導入口、前記内気導入口又は前記ダクト接続口を介して吸い込まれた空気を送風するブロワユニットと、
前記ブロワユニットによって送風された空気を調温する調温ユニットと、
前記調温ユニットによって調温された空気を車室の左右に導く左右一対のダクトと、
前記ダクトの一方の中間部と前記ダクト接続口とを接続する接続ダクトと、
前記接続ダクトの通路と当該接続ダクトの接続箇所より上流に位置する前記ダクトの通路とを選択的に閉じる閉路手段と、
内気循環モード又は外気導入モードに応じて、前記吸込口切替手段及び前記閉路手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記外気導入モードのとき、前記吸込口切替手段によって前記外気導入口を開通させると共に、前記閉路手段によって前記接続ダクトの通路を閉じ、
前記内気循環モードのとき、１名乗車であれば、前記吸込口切替手段によって前記ダクト接続口を開通させると共に、前記閉路手段によって前記ダクトの通路を閉じ、１名乗車でなければ、前記吸込口切替手段によって前記内気導入口を開通させると共に、前記閉路手段によって前記接続ダクトの通路を閉じる、
ことを特徴とする自動車の空調システム。

【請求項2】

前記接続ダクトは、運転席と反対側に位置する前記ダクトに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の自動車の空調システム。

【請求項3】

前記ダクトは、サイドベンチレータダクト、デフロスタダクト及びフットダクトの少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車の空調システム。

【請求項4】

前記吸込口切替手段は、円筒形状のケーシング内で回転する円筒形状の弁体を有する、ロータリー式の流路切替弁である、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の自動車の空調システム。

【請求項5】

前記制御手段は、助手席に設置された着座センサの出力信号に応じて、１名乗車であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の自動車の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車の空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の空調システムは、特開２０１４−７３８０９号公報（特許文献１）に記載されるように、車室内に外気を導入する「外気導入モード」と、車室内の内気を循環させる「内気循環モード」と、を任意に切替可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−７３８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、空調システムで冷房するとき、内気循環モードに切り替えると、高温の外気を導入せずに、一度冷却した空気を再び冷却することとなるので、冷房の効率が向上する。しかしながら、空調システムを内気循環モードに切り替えても、内気導入口が固定されているため、車室内の空気の循環が乏しく温度分布にむらができ、設定温度に達するまでにある程度の時間を要してしまう。

【0005】

そこで、本発明は、設定温度に達するまでの時間を短縮可能とした、自動車の空調システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このため、自動車の空調システムは、外気導入口、内気導入口及びダクト接続口を選択的に開通させる吸込口切替手段と、吸込口切替手段によって開通された外気導入口、内気導入口又はダクト接続口を介して吸い込まれた空気を送風するブロワユニットと、ブロワユニットによって送風された空気を調温する調温ユニットと、調温ユニットによって調温された空気を車室の左右に導く左右一対のダクトと、ダクトの一方の中間部とダクト接続口とを接続する接続ダクトと、接続ダクトの通路とその接続箇所より上流に位置するダクトの通路とを選択的に閉じる閉路手段と、を有する。そして、制御手段が、内気循環モード又は外気導入モードに応じて、吸込口切替手段及び閉路手段を制御する。即ち、制御手段は、外気導入モードのとき、吸込口切替手段によって外気導入口を開通させると共に、閉路手段によって接続ダクトの通路を閉じ、内気循環モードのとき、１名乗車であれば、吸込口切替手段によってダクト接続口を開通させると共に、閉路手段によってダクトの通路を閉じ、１名乗車でなければ、吸込口切替手段によって内気導入口を開通させると共に、閉路手段によって接続ダクトの通路を閉じる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、空調システムを作動させてから設定温度に達するまでの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】空調システムの外観の一例を示す斜視図である。

【図2】空調システムの内部構造の一例を示す図である。

【図3】外気導入口から外気を導入する吸込口切替ユニットの説明図である。

【図4】内気導入口から内気を導入する吸込口切替ユニットの説明図である。

【図5】ダクト接続口から内気を導入する吸込口切替ユニットの説明図である。

【図6】制御プログラムの一例を示すフローチャートである。

【図7】外気導入モードの空調システムの説明図である。

【図8】複数名乗車時の内気循環モードの空調システムの説明図である。

【図9】１名乗車時の内気循環モードの空調システムの説明図である。

【図10】車室内の空気循環の様子を示す平面図である。

【図11】空調システムの効果を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１及び図２は、トラックなどの自動車に搭載された空調システムの一例を示す。なお、空調システムは、トラック以外の自動車に搭載することもできる。

【0010】

自動車の空調システム１００は、吸込口切替ユニット１２０と、ブロワユニット１４０と、調温ユニット１６０と、左右一対のサイドベンチレータダクト１８０と、デフロスタダクト２００と、フットダクト２２０と、左右一対のサイドベンチレータダクト１８０の一方の中間部と吸込口切替ユニット１２０とを接続する接続ダクト２４０と、を有する。

【0011】

吸込口切替ユニット１２０は、円筒形状のケーシング１２２と、この内部空間に回転自由に内挿される円筒形状の弁体１２４と、ケーシング１２２に対して弁体１２４を相対回転させるサーボモータなどのアクチュエータ１２６と、を有する。ここで、円筒形状とは、完全な円筒形状に限らず、見た目で円筒形状と認識できる程度でよい。

【0012】

ケーシング１２２の円環形状の外周には、車室外の外気を導入する外気導入口１２２Ａと、車室内の内気を導入する内気導入口１２２Ｂと、接続ダクト２４０を接続するダクト接続口１２２Ｃと、空気を排出する排出口１２２Ｄと、が夫々形成されている。弁体１２４の円環形状の外周には、図３で詳細に示すように、例えば、矩形形状をなす４つの開口１２４Ａ〜１２４Ｄが形成されている。弁体１２４の開口１２４Ａ〜１２４Ｄは、ケーシング１２２に対する弁体１２４の相対回転角度に応じて、図３〜図５に夫々示すように、外気導入口１２２Ａと排出口１２２Ｄ、内気導入口１２２Ｂと排出口１２２Ｄ、ダクト接続口１２２Ｃと排出口１２２Ｄを選択的に連通可能な位置に形成されている。ここで、内気導入口１２２Ｂは、車室の比較的低い位置で開口している。

【0013】

従って、ケーシング１２２に対する弁体１２４の相対回転角度を第１の角度にすると、図３に示すように、外気導入口１２２Ａと排出口１２２Ｄとが連通される。また、ケーシング１２２に対する弁体１２４の相対回転角度を第２の角度にすると、図４に示すように、内気導入口１２２Ｂと排出口１２２Ｄとが連通される。さらに、ケーシング１２２に対する弁体１２４の相対回転角度を第３の角度にすると、図５に示すように、ダクト接続口１２２Ｃと排出口１２２Ｄとが連通される。要するに、吸込口切替ユニット１２０は、外気導入口１２２Ａ、内気導入口１２２Ｂ及びダクト接続口１２２Ｃを選択的に開通させる。

【0014】

ここで、吸込口切替ユニット１２０は、円筒形状のケーシング内で回転する円筒形状の弁体を有する、ロータリー式の流路切替弁としての吸込口切替手段の一例として挙げられる。なお、吸込口切替ユニット１２０は、ロータリー式の流路切替弁に限らず、公知の流路切替弁とすることもできる。

【0015】

ブロワユニット１４０は、吸込口切替ユニット１２０の下流に配置され、空気を送風する円筒形状のブロワファン１４２と、これを回転駆動させる電動モータ１４４と、を有する。従って、ブロワユニット１４０は、吸込口切替ユニット１２０の外気導入口１２２Ａ、内気導入口１２２Ｂ又はダクト接続口１２２Ｃを介して吸い込まれた空気を、その下流に配置された調温ユニット１６０に供給することができる。

【0016】

調温ユニット１６０は、ブロワユニット１４０の下流に配置され、冷媒を使用して空気を冷却するエバポレータ１６２と、エンジン冷却水を使用して空気を加温するヒータコア１６４と、を有する。また、調温ユニット１６０は、エバポレータ１６２を通過した空気のうち、ヒータコア１６４へと導入する導入量を変更して空気を設定温度に調温する、エアミックスドア１６６及びこれを駆動するアクチュエータ１６８を更に有する。さらに、調温ユニット１６０は、サイドベンチレータダクト１８０への通路を開閉するベンチレータドア１７０及びこれを駆動するアクチュエータ１７２と、デフロスタダクト２００への通路を開閉するデフロスタドア１７４及びこれを駆動するアクチュエータ１７６と、を更に有する。

【0017】

左右一対のサイドベンチレータダクト１８０は、調温ユニット１６０の下流に配置され、調温ユニット１６０で設定温度に調温された空気を、その先端部に位置する吹出口１８２へと導いて車室内の左右へと吹き出す。なお、図１に示す空調システム１００では、各サイドベンチレータダクト１８０には２つの吹出口１８２が形成されているが、その数は任意とすることができる。また、左右一対のサイドベンチレータダクト１８０の一方、具体的には、運転席と反対側に位置する助手席側のサイドベンチレータダクト１８０の中間部には、接続ダクト２４０の一端部が接続されている。

【0018】

デフロスタダクト２００は、調温ユニット１６０の下流に配置され、調温ユニット１６０で設定温度に調温された空気を、その先端部に位置する吹出口２０２からフロントウインドウ（図示せず）の左右及び中央の内面へと吹き出す。フットダクト２２０は、調温ユニット１６０の下流に配置され、調温ユニット１６０で設定温度に調温された空気を、その先端部に位置する吹出口２２２から左右の足元へと吹き出す。なお、デフロスタダクト２００の吹出口２０２及びフットダクト２２０の吹出口２２２は、図１に示す個数に限らず、任意の個数とすることができる。

【0019】

接続ダクト２４０の他端部、即ち、サイドベンチレータダクト１８０に接続された一端部の反対側に位置する端部は、吸込口切替ユニット１２０のダクト接続口１２２Ｃに接続されている。従って、接続ダクト２４０は、一方のサイドベンチレータダクト１８０と吸込口切替ユニット１２０とを連通させる。

【0020】

一方のサイドベンチレータダクト１８０と接続ダクト２４０との接続箇所の近傍には、接続ダクト２４０の通路と接続ダクト２４０の接続箇所より上流に位置するサイドベンチレータダクト１８０の通路とを選択的に閉じる、ドア２６０及びこれを駆動するアクチュエータ２６２が配設されている。ここで、ドア２６０及びアクチュエータ２６２が、閉路手段の一例として挙げられる。

【0021】

運転席に対面するダッシュボードの所定箇所には、運転者などが空調システム１００のモード設定、吹出口選択、温度設定、風量設定などを行う、コントローラ２８０が取り付けられている。また、車室内の助手席には、助手席に乗員が乗車しているときにＯＮ信号を出力する着座センサ３００が取り付けられている。そして、コントローラ２８０及び着座センサ３００の各出力信号は、例えば、マイクロコンピュータを内蔵した電子制御装置３２０に入力されている。なお、電子制御装置３２０には、図示しない、内気温度を検出する内気温度センサ、外気温度を検出する外気温度センサ、日照量（照度）を検出する日照センサの各出力信号が更に入力されている。ここで、電子制御装置３２０が、制御手段の一例として挙げられる。

【0022】

そして、電子制御装置３２０は、例えば、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに格納された制御プログラムを実行することで、コントローラ２８０の操作状態、着座センサ３００，内気温度センサ，外気温度センサ及び日照センサの各出力信号に応じて、吸込口切替ユニット１２０のアクチュエータ１２６、ブロワユニット１４０の電動モータ１４４、各ドアのアクチュエータ１６８，１７２，１７６及び２６２を夫々電子制御する。

【0023】

具体的には、電子制御装置３２０は、コントローラ２８０のファンスイッチがＯＮになると、ブロワユニット１４０の電動モータ１４４を作動させて、ブロワファン１４２による送風を開始する。また、電子制御装置３２０は、コントローラ２８０のエアコンスイッチがＯＮになっていると、ブロワユニット１４０の作動時にコンプレッサ（図示せず）を作動させる。さらに、電子制御装置３２０は、コントローラ２８０の吹出口の選択状態に応じて、ベンチレータドア１７０のアクチュエータ１７２及びデフロスタドア１７４のアクチュエータ１７６を制御すると共に、設定温度並びに内気温度センサ，外気温度センサ及び日照センサの各出力信号に応じて、ブロワユニット１４０の電動モータ１４４を制御する。その他、電子制御装置３２０は、コントローラ２８０のモード選択状態及び着座センサ３００の出力信号に応じて、吸込口切替ユニット１２０のアクチュエータ１２６及びドア２６０のアクチュエータ２６２を制御する。

【0024】

図６は、ブロワユニット１４０の電動モータ１４４が作動したことを契機として、電子制御装置３２０が所定時間ごとに繰り返し実行する制御プログラムの一例を示す。なお、制御プログラムを実行する前提条件として、サイドベンチレータダクト１８０への通路が開いているものとする。

【0025】

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、電子制御装置３２０が、コントローラ２８０のモードスイッチの出力信号を読み込み、内気循環モードか外気導入モードかを判定する。ここで、モードスイッチは、例えば、外気導入モードのときＯＦＦ信号、内気循環モードのときＯＮ信号を出力するスイッチとすることができる。そして、電子制御装置３２０は、内気循環モードであると判定すれば、処理をステップ２へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置３２０は、外気導入モードであると判定すれば、処理をステップ７へと進める（Ｎｏ）。

【0026】

ステップ２では、電子制御装置３２０が、着座センサ３００の出力信号を読み込み、これがＯＮとなっているか否かを介して、助手席に乗員が着座しているか否か、即ち、複数名乗車であるか否かを判定する。そして、電子制御装置３２０は、複数名乗車であると判定すれば、処理をステップ３へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置３２０は、複数名乗車でない、要するに、運転者のみが乗車している１名乗車であると判定すれば、処理をステップ５へと進める（Ｎｏ）。

【0027】

ステップ３では、電子制御装置３２０が、吸込口切替ユニット１２０のアクチュエータ１２６に駆動信号を出力することで、ケーシング１２２に対する弁体１２４の相対回転角度を第２の角度にし、内気導入口１２２Ｂと排出口１２２Ｄとを連通させる。

【0028】

ステップ４では、電子制御装置３２０が、ドア２６０のアクチュエータ２６２に駆動信号を出力することで、接続ダクト２４０の通路を閉じる。ここで、ドア２６０によって接続ダクト２４０の通路を閉じると、その上流に位置するサイドベンチレータダクト１８０の通路が開き、ここを空気が通過することができる。その後、電子制御装置３２０は、所定時間での処理を終了させる。

【0029】

ステップ５では、電子制御装置３２０が、吸込口切替ユニット１２０のアクチュエータ１２６に駆動信号を出力することで、ケーシング１２２に対する弁体１２４の相対回転角度を第３の角度にし、ダクト接続口１２２Ｃと排出口１２２Ｄとを連通させる。

【0030】

ステップ６では、電子制御装置３２０が、ドア２６０のアクチュエータ２６２に駆動信号を出力することで、接続ダクト２４０の接続箇所の上流に位置するサイドベンチレータダクト１８０の通路を閉じる。ここで、ドア２６０によってサイドベンチレータダクト１８０の通路を閉じると、接続ダクト２４０の通路が開き、ここを空気が通過することができる。その後、電子制御装置３２０は、所定時間での処理を終了させる。

【0031】

ステップ７では、電子制御装置３２０が、吸込口切替ユニット１２０のアクチュエータ１２６に駆動信号を出力することで、ケーシング１２２に対する弁体１２４の相対回転角度を第１の角度にし、外気導入口１２２Ａと排出口１２２Ｄとを連通させる。

【0032】

ステップ８では、電子制御装置３２０が、ドア２６０のアクチュエータ２６２に駆動信号を出力することで、接続ダクト２４０の通路を閉じる。その後、電子制御装置３２０は、所定時間での処理を終了させる。

【0033】

かかる空調システム１００によれば、コントローラ２８０のモードスイッチが外気導入モードに操作されていれば、図７に示すように、吸込口切替ユニット１２０によって外気導入口１２２Ａと排出口１２２Ｄとが連通されると共に、ドア２６０によって接続ダクト２４０の通路が閉じられる。そして、外気導入口１２２Ａから導入された外気は、ブロワユニット１４０のブロワファン１４２によって送風され、調温ユニット１６０へと供給される。調温ユニット１６０へと供給された外気は、設定温度に応じて調温された後、左右一対のサイドベンチレータダクト１８０を経て、車室の左右から車室内へと吹き出される。この場合、車室内に外気が導入されるので、例えば、車室内の空気の二酸化炭素濃度を低下させることができ、運転者の覚醒度を向上させることができる。

【0034】

コントローラ２８０のモードスイッチが内気循環モードに操作されていれば、着座センサ３００の出力信号に応じて複数名乗車であるか否かが判定される。複数名乗車であれば、図８に示すように、吸込口切替ユニット１２０によって内気導入口１２２Ｂと排出口１２２Ｄとが連通されると共に、ドア２６０によって接続ダクト２４０の通路が閉じられる。そして、内気導入口１２２Ｂから導入された内気は、ブロワユニット１４０のブロワファン１４２によって送風され、調温ユニット１６０へと供給される。調温ユニット１６０へと供給された内気は、設定温度に応じて調温された後、左右一対のサイドベンチレータダクト１８０を経て、車室の左右から車室内へと吹き出される。この場合、冷房運転時には、一度冷却された内気が再び調温ユニット１６０へと導入されるので、冷房効率を向上させることができる（以下同様）。

【0035】

一方、内気循環モードにおいて１名乗車であれば、図９に示すように、吸込口切替ユニット１２０によってダクト接続口１２２Ｃと排出口１２２Ｄとが連通されると共に、ドア２６０によって接続ダクト２４０の接続箇所より上流に位置するサイドベンチレータダクト１８０の通路が閉じられる。この状態では、吸込口切替ユニット１２０の排出口１２２Ｄは、接続ダクト２４０を介して、一方のサイドベンチレータダクト１８０の吹出口１８２と連通する。このため、ブロワユニット１４０のブロワファン１４２が回転駆動することで、図示するように、一方のサイドベンチレータダクト１８０の吹出口１８２から内気が導入され、これが調温ユニット１６０へと供給される。調温ユニット１６０へと供給された内気は、設定温度に応じて調温された後、他方のサイドベンチレータダクト１８０の吹出口１８２から車室内へと吹き出される。

【0036】

従って、車室内には、図１０に示すように、運転席側の吹出口１８２から吹き出された内気が、助手席側の吹出口１８２から吸い込まれる、空気の循環が生じる。このため、車室内の温度分布のむらが短時間で小さくなり、設定温度に達するまでの時間を短縮することができる。また、設定温度に達するまでの時間が短縮することから、空調システム１００のコンプレッサの作動時間が短くなり、例えば、コンプレッサの交換サイクル（交換時期）を延長することもできる。

【0037】

図１１は、所定条件下で予測した、空調システム１００の冷房効果の一例を示す。
空調システム１００の作動直後において、運転者の頭部温度が約５２℃、エバポレータ１６２の入口温度（内気温度）が約４２℃であったが、運転者の頭部温度が約１５分後には３０℃付近まで低下した。これは、サイドベンチレータダクト１８０の吹出口１８２から吸い込んだ内気は、内気導入口１２２Ｂから吸い込んだ内気よりも温度が高いため、調温ユニット１６０の冷房要求が高まり、急速に冷房が行なわれると共に、車室内に空気の循環が生じたためであると考えられる。

【0038】

以上説明した空調システム１００では、内気循環モードにおいて１名乗車のとき、一方のサイドベンチレータダクト１８０の吹出口１８２から内気を吸い込んだが、助手席側に位置する、デフロスタダクト２００の吹出口２０２及びフットダクト２２０の吹出口２２２の少なくとも一方から内気を吸い込むようにしてもよい。即ち、空調システム１００は、内気循環モードにおいて１名乗車であれば、助手席側に位置する、サイドベンチレータダクト１８０、デフロスタダクト２００及びフットダクト２２０の少なくとも１つの先端部開口から内気を吸い込むこともできる。この場合、接続ダクトを介して、デフロスタダクト２００及びフットダクト２２０の中間部と吸込口切替ユニット１２０のダクト接続口１２２Ｃとを接続すると共に、接続箇所の近傍にドア及びこれを駆動するアクチュエータを配設すればよい。

【符号の説明】

【0039】

１００ 空調システム
１２０ 吸込口切替ユニット（吸込口切替手段）
１２２ ケーシング
１２２Ａ 外気導入口
１２２Ｂ 内気導入口
１２２Ｃ ダクト接続口
１２４ 弁体
１４０ ブロワユニット
１６０ 調温ユニット
１８０ サイドベンチレータダクト（ダクト）
２００ デフロスタダクト（ダクト）
２２０ フットダクト（ダクト）
２４０ 接続ダクト
２６０ ドア（閉路手段）
２６２ アクチュエータ（閉路手段）
２８０ コントローラ
３００ 着座センサ
３２０ 電子制御装置（制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】